1.2.3. Портативные ЭВМ
Группа ЭВМ, занимающая промежуточное положение между транспортируемыми ЭВМ и стационарными – называются портативными ЭВМ. Появление этой группы ЭВМ явилось результатом широкого внедрения больших интегральных схем (БИС) в аппаратуростроении.
Самыми массовыми представителями портативных ЭВМ, являются микрокалькуляторы. Небольшие габариты, малая мощность потребления, высокая надежность и сравнительно небольшая стоимость делают его незаменимым для проведения расчетов, не требующих программирования. К портативным ЭВМ можно отнести и простейшие по выполняемым функциям вычислители и контроллеры, управляющие работой бытовой техники.
Условия работы портативной техники должны соответствовать зоне комфорта для человека, которая характеризуется:
- температурой окружающей среды 18-24˚С (291-297 К);
- уровнем акустического шума – 70-85 дБ;
- влажность 20-90 % (с высотой над уровнем моря до 3000 м).
Портативная аппаратура по массе делится на: легкую (до 29Н – для мужчин и до 16Н для женщин), среднюю (до 147Н и до 80Н) и тяжёлую (до 390Н и до 216Н).
На портативную аппаратуру может действовать вибрация с частотой до 20 Гц с ускорением до 2g и удары до 10g при длительности 5-10 мс.
По совокупности значений климатических, механических и радиационных факторов, стационарные и транспортируемые ЭВМ делятся на следующие группы:
I группа – стационарные ЭВМ и системы, работающие в отапливаемых наземных и подземных помещениях и сооружениях;
II группа – стационарные ЭВМ и системы, работающие на открытом воздухе или в не отапливаемых, наземных и подземных сооружениях;
III группа – транспортируемые (возимые), установленные в автомобилях, мотоциклах, в сельскохозяйственной дорожной и строительной технике и работающие на ходу;
IV группа – возимые установленные во внутренних помещениях речных судов и работающие на ходу;
V группа - транспортируемые (возимые), установленные в подвижных железнодорожных объектах и работающие на ходу;
VI группа – транспортируемые и портативные, предназначенные для длительной переноски людьми на открытом воздухе или в неотапливаемых наземных и подземных сооружениях, работающих на ходу.
VII группа – портативные, предназначенные для длительной переноски людьми на открытом воздухе или в отапливаемых помещениях (наземных и подземных), работающие на ходу.
Каждой из групп аппаратуры соответствует совокупность климатических и механических факторов, которой она должна соответствовать.
2. Требования, предъявляемые к конструкции ЭВМ
Все разработанные ЭВМ должны отвечать тактико-техническим, конструктивно-технологическим, эксплуатационным, надёжностным и экономическим требованиям. Все требования взаимосвязаны и оптимальное их удовлетворение представляет сложную инженерную задачу.
Тактико-технические требования.
Эти требования обычно содержатся в техническом задании на машину и включают в себя такие характеристики как: быстродействие, объем оперативной памяти (ОЗУ), объём постоянной и внешней памяти, адресность команд, разрядность машинного числа, точность выполнения операций. В основном данные требования удовлетворяются на ранних этапах разработки ЭВМ, когда определяется её состав и структура, математическое обеспечение, основные требования к отдельным устройствам.
Конструктивно-технологические требования.
К ним относятся: обеспечение функционально-узлового принципа построения конструкции ЭВМ, технологичность, минимальная номенклатура комплектующих изделий, минимальные габариты и масса, предусмотрение мер защиты от воздействия климатических и механических факторов, ремонтоспособность.
Функционально-узловой принцип используется для машин третьего поколения и выше. Он заключается в разбиении машины на функциональные узлы, которые могут быть выполнены в виде идентичных конструктивно-технологических единиц. Применение этого принципа конструирования позволяет автоматизировать процессы изготовления и контроля конструктивных единиц и упростить их сборку, наладку и ремонт.
Понятие технологичности включает в себя множество положений и правил, определяемых возможностями предприятия изготовителя ЭВМ и влияющих на эффективность ее производства и эксплуатацию. Конструктив одной машины может быть технологичен на одном предприятии и нетехнологичен на другом. Все зависит от уровня производства. Если предприятие имеет первоклассное оборудование, развиты передовые технологические процессы и новейшие достижения, то любая ЭВМ может быть технологична.
Понятие технологичности связано с понятием экономичности воспроизведения в условиях производства. Наиболее технологичные конструкции, как правило, и наиболее экономичны, даже с точки зрения сокращения сроков освоения в производстве.
В технологичности используются методы взаимозаменяемости, регулируемости, контроллепригодности, инструментальной доступности и т.д. Машина считается технологичной, если в ней предусмотрена минимальная номенклатура комплектующих изделий, материалов, полуфабрикатов.
Конструкция должна иметь минимальные габариты и массу, что важно при бортовой аппаратуре.
Эксплуатационные требования.
Составляют:
- простота управления и обслуживания;
- предусмотрение сигнализации в опасных режимах работы (выход из строя, открывание дверей шкафа, обрыв заземления);
- наличие в устройстве аппаратуры, обеспечивающей профилактический контроль и наладку конструктивных элементов (стенды, имитаторы сигналов и т.д.)
С эксплуатационными требованиями тесно связаны требования обеспечения нормальной работы оператора: организация его рабочего места, возможность подхода ко всем устройствам машины, безопасная работа при отладке и ремонте.
Требования по надежности.
Данные требования заключаются в обеспечении вероятности безотказной работы, наработки на отказ, среднего времени восстановления работоспособности, долговечности, сохраняемости.
Вероятности безотказной работы ЭВМ – есть вероятность того, что в заданном интервале времени при заданных режимах и условиях работы в машине не произойдет ни одного отказа.
Наработка на отказ ЭВМ – называют среднюю продолжительность ее работы между отказами.
Среднее время восстановления работоспособности ЭВМ – среднее время на обнаружение и устранение данного отказа.
Долговечность ЭВМ – продолжительность её работы до полного износа с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта. Под полным износом при этом понимают состояние машины, не позволяющее ее дальнейшую эксплуатацию.
Сохраняемость ЭВМ – её способность сохранять все технические характеристики после заданного срока хранения и транспортирования в определенных условиях.
Экономические требования.
К ним относятся минимально возможные затраты времени, труда и материальных средств на разработку, изготовление и эксплуатацию ЭВМ, минимальную стоимость машины после освоения её в производстве.
Стоимость ЭВМ определяется затратами труда и материальных средств, вкладываемых в машину при её изготовлении.
С точки зрения рассмотрения экономических требований можно привести некоторые характеристики, которыми должна обладать электронно-вычислительная аппаратура в соответствии с рекомендациями в государственных стандартах. Например: для ЭВМ общего назначения предусмотрено 6 классов производительности до 20×106 и более коротких операций в секунду с минимальной емкостью ОЗУ – не менее 4 Мбайт. Для персональных ЭВМ предусмотрено 5 типов исполнения с разрядностью от 8 до 32, производительность – не менее 4×106 коротких операций в секунду, емкость ОЗУ – не менее 8 Мбайт.
ЭВМ общего назначения должны обладать следующими показателями надежности: - средняя наработка на отказ (в зависимости от класса машин) должна составлять 500-2000 часов;
- среднее время восстановления работоспособности выбирается из следующего ряда: 0,25;0,5;0,75;1,0 ч.;
- средний срок службы с учетом восстановительных работ должен иметь примерно 10 лет;
- коэффициент технического использования должен быть не менее 0,95 из расчета круглосуточной работы в течение одного года;
- средний срок сохраняемости до ввода в эксплуатацию установлен – не менее 0,98%;
Для персональных ЭВМ средняя наработка на отказ не менее 15000 ч., среднее время восстановления работоспособности не должно превышать 0,25 часа, а время готовности – 2 мкс.
В таблице 6 приведены весовые коэффициенты требований, устанавливаемых для универсальных, управляющих, портативных и бортовых и морских ЭВМ. Меньшему числовому значению коэффициента соответствует большая значимость соответствующего требования.
Таблица 6.
Требования
|
Весовые коэффициенты требований для ЭВМ
|
Универсальной
|
Управляющей
|
Портативной
|
Бортовой
|
Максимальное быстродействие
|
1
|
2
|
4
|
3
|
Высокая надежность
|
2
|
1
|
3
|
1
|
Низкая стоимость
|
3
|
2
|
1
|
4
|
Малое энергопотребление
|
3
|
4
|
2
|
1
|
Небольшие габариты, масса
|
3
|
2
|
2
|
1
|
Для большой ЭВМ (универсальной) наиболее важное требование – обеспечение максимального быстродействия, наименее важное – обеспечение минимальных габаритов.
Для управляющих ЭВМ (встраиваемых) наиболее важное требование – высокая надежность и малая стоимость (при производстве большими сериями), наименее важное требование – мощность потребления.
Портативные ЭВМ, рассчитываемые для массового потребления, должны иметь малую стоимость. Достижение высокого быстродействия здесь не обязательно.
Бортовые ЭВМ, устанавливаемые на военные и гражданские объекты, должны быть надежны. При этом стоимость в некотором смысле для них не имеет никакого значения. Применение ЭВМ в военной технике накладывает достаточно жесткие требования. Это связано с тем, что в условиях военных действий жизнь людей экипажей-танков, самолетов, полностью зависит от безотказной работы оборудования. Использование ЭВМ в ракетах стратегического действия требует их постоянной готовности к работе во всех климатических зонах Земли и атмосферы. Поэтому основное требование к ЭВМ – надежность, а также – ремонтоспособность, малые габариты, масса и мощность потребления.
|
